Gli agenti di contrasto a ultrasuoni offrono una radioterapia più precisa
Circa il 50 % dei pazienti oncologici si sottopone alla radioterapia, una tecnica in costante miglioramento, la quale colpisce con precisione le cellule tumorali con dosi elevate di radiazioni, proteggendo al contempo le cellule sane. Tuttavia, la dosimetria, che garantisce la sicurezza verificando che le dosi abbiano raggiunto il bersaglio previsto, non è all’avanguardia. «Attualmente la radioterapia è come un viaggio in auto, dove il percorso è pianificato meticolosamente e l’auto è dotata di dispositivi di navigazione ad alta tecnologia, ma poiché i finestrini sono opachi è impossibile determinare le condizioni del traffico», afferma Jan D’hooge, coordinatore del progetto AMPHORA, finanziato dall’UE. Con l’obiettivo di migliorare la sicurezza dei pazienti, AMPHORA è stato concepito per offrire soluzioni per la verifica della dose di radioterapia. Il progetto ha sviluppato una tecnica non invasiva per fornire una valutazione in tempo reale delle dosi di radiazioni, fondendo agenti di contrasto a ultrasuoni in dispositivi teranostici con rilevamento della dose. «Offrendo ai medici un modo per verificare la distribuzione della dose nel paziente, la nostra tecnologia potrebbe rivoluzionare la garanzia di qualità e il seguito del trattamento», spiega Mihnea Vlad Turcanu, ricercatore di AMPHORA.
Immagini di irradiazione in tempo reale
Una ricerca precedentemente condotta nel laboratorio della KU Leuven aveva rivelato che determinati agenti di contrasto sono sensibili all’irradiazione, offrendo un mezzo per individuare le zone esposte a essa. L’obiettivo principale di AMPHORA era quello di ottimizzare questi agenti e il processo di quantificazione della quantità di irradiazione che raggiunge il bersaglio. Il gruppo di ricerca ha sperimentato una serie di agenti di contrasto con chimiche diverse, trovando il tipo più adatto di nanoparticelle. Queste ultime hanno un nucleo liquido e un guscio composto da un polimero sintetico solubile in acqua. «È interessante osservare che le nanoparticelle sono invisibili nelle immagini a ultrasuoni, ma vaporizzano quando vengono esposte alla radioterapia; questa transizione verso una bolla gassosa può essere facilmente visualizzata in un’immagine a ultrasuoni grazie alla comparsa di un piccolo punto luminoso», aggiunge Turcanu della KU Leuven, sede del progetto.
Il protocollo di verifica
Gli agenti di contrasto vengono iniettati nei pazienti per via endovenosa, dove si accumulano all’interno e intorno ai tumori. La vaporizzazione di questi agenti viene poi rilevata da una sonda a ultrasuoni. Dopo aver sperimentato vari design, il gruppo ha riscontrato che una sonda a spirale funzionava meglio. Il sistema di imaging a ultrasuoni, supportato da una rete neurale chiamata BubbleNet (anch’essa realizzata su misura da AMPHORA), sovrappone la distribuzione della vaporizzazione alle immagini a ultrasuoni dell’anatomia del paziente. I medici possono visualizzarle su uno schermo e vedere dove e in che quantità viene erogata l’irradiazione. «Ciò rivela se vengono irradiati sia i tessuti sani che quelli malati e se la dose corretta sta raggiungendo il tumore, fornendo ai medici informazioni preziose in tempo reale per prendere decisioni sulla necessità di adattare la terapia», osserva Turcanu. Una sfida significativa è stata quella di conseguire la risposta ottimale alle radiazioni, in quanto gli agenti di contrasto richiedevano temperature di circa 50 °C, 13 °C in più rispetto alla temperatura corporea, per ottenere le migliori prestazioni: ciò non solo era tecnicamente complicato da ottenere, ma non era sicuro per i pazienti. La soluzione prevedeva l’utilizzo di un campo acustico che regola la pressione nella zona di interesse, diminuendo la soglia di sensibilizzazione degli agenti di contrasto.
Opportunità di spin-off commerciale
La prova di concetto di AMPHORA è stata testata positivamente su fantocci e ratti vivi. Prima di rendere il dispositivo ampiamente disponibile a livello commerciale, eventualmente creando un’azienda spin-off, il gruppo di ricerca completerà i test su animali di piccola taglia e poi su animali più grandi, prima di passare alla sperimentazione clinica. Il progetto ha già ricevuto lettere di interesse da parte di aziende importanti. «AMPHORA potrebbe dare il via a nuove tecnologie per la radioterapia e aprire la strada ad altre applicazioni terapeutiche e di rilevamento in vivo basate su agenti di contrasto, quali la chemioterapia mirata. Ciò potrebbe contribuire a ridurre gli effetti collaterali della chemioterapia e a migliorare la prognosi dei pazienti, grazie a una maggiore sinergia fra chemioterapia e radioterapia», conclude Turcanu.
Parole chiave
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